摘要：材料研发模式经历了经验主导的第一范式、理论模型主导的第二范式和计算模拟主导的第三范式,如今正处于数据驱动的第四范式。为加速新材料的设计与研发,发展基于材料数据库和人工智能算法的高通量自动集成计算和数据挖掘算法变得至关重要。本文介绍了作者团队自主开发的分布式高通量自动流程集成计算和数据管理智能平台ALKEMIE2.0(Artificial Learning and Knowledge Enhanced Materials Informatics Engineering 2.0),该平台基于AMDIV设计理念,包含了自动化、模块化、数据库、人工智能和可视化流程等5个适用于数据驱动的材料研发模式核心要素。概括来说,ALKEMIE2.0以模块化的方式集成了多个不同尺度的计算模拟软件;其高通量自动纠错流程可实现从建模、运行到数据分析,全程自动无人工干预;支持单用户不低于10^(4)量级的并发高通量自动计算模拟。进一步而言,ALKEMIE2.0具有强大的可移植性和可扩展性,目前已部署在国家超算天津中心,基于多类型材料数据库结合超算强大的计算能力使得人工智能算法在新材料设计与研发中得以快速的应用和实践。更重要的是,ALKEMIE2.0设计了用户友好的可视化操作界面,使得结构建模、工作流计算逻辑、数据分析和机器学习模型具有更高的透明性和更强的可操作性,且适用于对材料计算模拟掌握程度从初级到专业的所有材料研究人员。最后,通过多平台部署和高通量筛选二元铝合金2个算例详细展示了ALKEMIE2.0的主要特色及功能。

摘要：编队飞行卫星群是一组小卫星,它们具有短的相对距离、相等的轨道半长轴和微小差别的其它轨道要素,它们形成相互伴随运动,并且具有一定的构形。提出将编队飞行卫星群的轨道设计技术应用于对地观测定位卫星系统中。根据设想的要求,针对由四颗伴随卫星围绕基准卫星(或一个虚拟的中心)飞行的轨道设计案例,初步分析了编队飞行卫星群的构形保持,地球引力和大气阻力的摄动影响等问题。

摘要：首次对大型采掘机械AM50掘进机进行了系统的振动特性研究和结构动态设计,包括振动测试、工作载荷谱测定、试验模态分析、动态特性分析及结构优化仿真等。该研究成果对AM50掘进机的结构优化修改及新机型的设计具有重要的参考价值。

摘要：叶型参数化方法服务于叶片设计、制造和再制造全生命周期。针对目前叶型参数化方法难以兼顾造型参数几何含义直观和叶型曲率及曲率导数的连续性问题,提出了一种基于椭圆拓扑变换的二维叶型参数化方法。该方法基于椭圆与叶型曲率分布特征与拓扑结构的一致性,通过构造多个拓扑变换使椭圆变形成二维叶型。在变形过程中,建立了叶型主要几何特征参数与造型参数的一一对应关系且自然地保持了椭圆的高阶连续性。为验证该方法的有效性,对不同几何特征的叶型进行了反演验证。结果表明,与现有方法相比,该方法可用更少的造型参数实现更高的拟合精度;反演叶型曲率及曲率的导数均连续变化;反演叶型和原始叶型气动性能保持很好的一致性;改变单个造型参数可直观地改变叶型几何特征。因此,该参数化方法更易设计出低损失高负荷的叶型,传递的设计意图也更易被制造和再制造环节理解使用,有利于保障叶片的最终服役性能。

摘要：综述了石墨烯支撑三明治结构材料的可控合成及其在能量存储与转换中应用的研究进展。基于不同的微观结构,石墨烯支撑三明治结构的材料主要分为如下三类:石墨烯支撑的纳米粒子(0D),石墨烯支撑的纳米棒、纳米线及纳米带(1D),石墨烯支撑的纳米片(2D)。在这些复合材料中,石墨烯与相应功能材料间本征不相容的问题不仅得到有效解决,而且石墨烯可以作为电子传输的快速通道,有利于其能量存储与转换过程。本文为石墨烯或者类石墨烯材料支撑三明治结构复合材料的设计与合成提供了思路,这种具有特定结构的材料潜在广泛应用于催化、传感器、能量存储与转换等领域。

摘要：叶片是航空发动机核心零件,其制造能力的提升是航空制造业关注的重点。在多主轴阵列机床高效加工的技术背景下,针对批次叶片实际型面一致性不佳造成的同步定轨迹抛光质量不足问题,提出了基于形状的叶片型面聚类分组方法。首先,依据抛光去量与预压量关系确定组内叶片容许差异。其次,依据抽样叶片实际型面差异确定分组标志点分布。然后,将两两叶片型面的一致性表示为分组标志点实测数据的向量差,在组内叶片容许差异约束下以Ray-Turi指数为目标确立最优分组。最后,以批次叶片为对象验证了所提聚类分组方法的有效性。验证结果表明该方法可提高批次叶片分组后实际型面的组内一致性(实例为0.0985 mm内),组间超容许差异区域所占比例达到16.67%以上。对分组后叶片进行同步抛光,截面线轮廓度≤0.054 mm,且相同位置处抛光后精度差异≤0.021 mm,从而说明了该方法有助于实现批次叶片的高质量多主轴同步抛光。

摘要：TiO2介孔薄膜的电阻可能是影响染料敏化太阳能电池光电转化效率的主要因素之一。设计了一种可用于测试TiO2介孔薄膜电阻的方法,研究了2种不同电阻值的TiO2介孔薄膜的电阻变化规律和2种TiO2介孔薄膜组装的染料敏化太阳能电池(DSC)的光电转换性能。结果显示,采用低电阻的TiO2薄膜光电极有利于DSC光电转换效率的提高。

摘要：针对大型捆绑运载火箭所呈现出的低频密频模态、纵-横-扭强耦合、复杂局部变形和发动机低频谐振以及多贮箱液体晃动的特点,推导建立了工程实用的姿态动力学模型.基于牛顿-欧拉法建立了刚体质心和绕质心运动方程、液体晃动方程以及发动机振动方程,基于有限元方法建立了火箭弹性振动方程.模型充分反映了发动机摆动、液体晃动等活动质量相对箭体运动时对刚体运动和弹性振动的影响,充分反映了刚-晃-弹以及发动机低频谐振之间的耦合,同时保留了工程上所熟悉的形式.基于坐标变换思想提出了弹性旋转矩阵方法求解复杂弹性变形后外力的大小和作用点,推导过程中严格按照定义求解,避免了错项和漏项,推导原理简明、概念清晰,过程规范,易于设计人员理解.基于ADAMS的虚拟样机仿真结果验证了本文推导模型的正确性.

摘要：微波技术的进步促进了电磁防护技术的发展。吸波材料可以将过剩的电磁辐射以热量形式耗散,因此受到了广泛关注。面对复杂的电磁环境,寻找在1~18 GHz频段内兼具强吸收和宽频吸收性能的吸波材料具有重要意义。目前,吸波材料的设计方法主要包括制备纳米复相材料和掺杂改性。通过将介电损耗型和磁损耗型的材料在纳米尺度复合可以实现两种损耗机制的耦合,但制备工艺复杂、纳米填料分散性难以精确控制、高温热稳定性及抗氧化性差等问题是制约纳米复相材料应用的主要因素。超高温陶瓷具有高温热稳定性及抗氧化性好等优点,但阻抗匹配差使其难以作为吸波材料应用。通过设计和制备含有磁性组元的高熵陶瓷可以使超高温陶瓷材料兼具宽频吸收和强吸收的高效吸波性能。采用高熵设计方法可以同时调节导电性和增强磁损耗能力,为导电性良好的介电型吸波材料提供了调控阻抗匹配的新思路。

摘要：高强度7×××系铝合金是航空航天工业的主要结构材料。对常用的五种7×××系铝合金的化学成分、不同厚度的板材以及其对应的力学性能进行了对比分析。通过Thermo-Calc热力学软件计算和试验验证,分析研究了合金中的元素配比、析出相与力学性能以及淬火性能之间的关系。结论是:对于7×××系铝合金,提高合金元素添加量可以获得更多的沉淀析出相,从而提高合金的强化效果;而减少沉淀析出相的总量可以降低7×××系铝合金的淬火敏感性;减少强化效果差的析出相,获得更多有效的强化相,则既有利于提高强化效果又有利于降低7×××系铝合金的淬火敏感性。